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LED回路構成

 

順方向電圧

LEDの正方向に電流を流した時に、アノード・カソード間に発生する電圧を順方向電圧(VF)といいます。単位は電圧なので、V(ボルト)です。
データシート等には、流す電流に対して発生する順方向電圧の特性グラフ<順方向電流(IF)-順方向電圧(VF)特性>が掲載されています。
この特性は、実際にLED点灯回路を検討する際に、最も考慮すべき特性項目となります。

順方向電流(IF)-順方向電圧(VF) 特性 例1

この順方向電流(IF)-順方向電圧(VF)特性は、LED素子の材質やサイズ、さらには発光色によって異なります。また、周囲温度によって変化します。さらに、半導体特有の特性値分布、いわゆるバラツキも持っています。
LEDの動作が定電流駆動の場合には、順方向電圧(VF)の変化は深刻な問題になりませんが、定電圧駆動の場合、変化やバラツキを考慮した設計が必要になります。

LED点灯回路

【直列点灯回路の場合】
LEDを定電圧駆動で直列に点灯する場合、一般的には下図のように、LEDと直列に電流を制御する抵抗を入れた回路で構成します。

直列LED点灯回路例

この回路の場合、先ず順方向電流(IF)-順方向電圧(VF)特性で点灯するLEDの順方向電流(IF)と、その順方向電圧(VF)の値を読み取ります。
その値を上式に入力、計算することで、R(電流制御抵抗)の値を決定します。

【並列点灯回路の場合】
LEDを定電圧駆動で並列に配置する場合は、上述の直列点灯回路を横並びにしたLEDごとに制御抵抗を入れた回路構成にすることをおすすめします。
並列LED点灯回路例1
【並列LED点灯回路例1】

LEDの順方向電流(IF)-順方向電圧(VF)特性は、素子の材質や発光色によって異なります。さらに、同じ材質や発光色であっても、半導体特有である個々のバラツキがあります。
下のグラフのように、LED①とLED②の順方向電圧(VF)値が異なる場合、抵抗1つで電流制御を行うと、それぞれのLEDに流れる電流(IF1やIF2)を制御することが難しくなります。
LEDごとに抵抗を構成する回路では、それぞれのLEDに流れる電流(IF1やIF2)を設定することができる為、電流値を揃えたり、明るさのバラツキを抑えたりと任意の設定がしやすくなります。さらに、入力電圧(Vin)を高く設定するなど抵抗にかかる電圧分を大きくすることで、バラツキに対応した設計も可能になります。

  • 順方向電流(IF)-順方向電圧(VF) 特性 例2 【順方向電流(IF)-順方向電圧(VF) 特性 例2】
  • 並列LED点灯回路例2 【並列LED点灯回路例2】

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